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Kontrollierte Landwirtschaft September 14, 2026 Lab

CEA-Sensorik und Bildschätzung – Sensorplatzierung und projizierte Blattfläche

Kombinieren Sie CO₂, EC, pH, DO, Durchfluss, Füllstand und Druck, um räumliche Unterschiede, Instrumentenverzerrung und Probentransportverzögerung zu trennen. Prüfen Sie Zirkulations-, Belüftungs- und Wasserbilanz-Residuen.

Lernleitfaden · 18 Min. Lesezeit Robotik-Grundlagen September 7, 2026

Einführung in hydraulische Systeme – Vom Pascalschen Prinzip zur Kraftregelung in Robotern

Warum kann ein kleiner Input den massiven Arm eines Hydraulikbaggers bewegen? Dieser Artikel behandelt Pumpe, Steuerventile, Zylinder, Hydraulikflüssigkeit, Sensoren und Steuerung als einen einzigen geschlossenen Regelkreis und behandelt die Gleichungen für Druck, Durchfluss und Wirkungsgrad, die aktuelle Technologie im Bau- und Landmaschinenbereich sowie die elektrohydraulische Umwandlung und aktuelle Forschung, illustriert durch Diagramme.

Fundamentals · 8 Min. Lesezeit Sensoren und Hardware September 4, 2026

Funktionsweise von Temperatursensoren und die Produkte, die diese Kategorie definieren – Thermoelemente, PT100, DS18B20

„Jeder Temperatursensor erfüllt im Prinzip dieselbe Funktion – er wandelt Wärme in ein elektrisches Signal um. Die zugrundeliegende Physik lässt sich jedoch in vier separate Gruppen unterteilen: den Seebeck-Effekt bei Thermoelementen, die Widerstands-Temperatur-Beziehung bei Widerstandsthermometern und Thermistoren, das Bandlückenverhalten von Halbleiter-ICs und das Stefan-Boltzmann-Gesetz, das Infrarot-Thermometern zugrunde liegt. Dieser Artikel zeichnet die Geschichte nach, von Seebecks Missverständnis im Jahr 1821 über die Callendar-Van-Dusen-Gleichung zur Kalibrierung von PT100-Sensoren bis hin zu einem Spezifikationsvergleich realer ICs wie DS18B20, TMP117 und MLX90614 sowie einem Anwendungsbeispiel: Ein Formel-1-Rennwagen misst die Reifentemperatur mit zwölf berührungslosen Infrarotsensoren.“

Fundamentals · 16 Min. Lesezeit Sensoren und Hardware September 3, 2026

Funktionsweise von Magnetometern und die wichtigsten Produkte – Bosch, ST, Honeywell

Das Magnetometer, das die Richtung des Erdmagnetfelds misst, um den Kurs zu bestimmen, ist der einzige Sensor, der, solange er mit Strom versorgt wird, kontinuierlich eine absolute Richtungsreferenz liefert – vom elektronischen Kompass eines Smartphones über die Gierwinkelkorrektur einer Drohne bis hin zur Lageregelung eines CubeSat. Dieser Artikel erläutert die vier zugrundeliegenden physikalischen Prinzipien – den Hall-Effekt, AMR, GMR und Fluxgate-Effekt –, vergleicht die Spezifikationen realer Chips wie Bosch BMM150, STMicroelectronics LIS3MDL und Honeywell HMC5883L, behandelt den Hart-/Weicheisenfehler und dessen Kalibrierung, die AHRS-Sensorfusion mit einer IMU sowie die Geschichte der Technologie von der Erzprospektion über die U-Boot-Jagd im Zweiten Weltkrieg und die Mondforschung bis hin zur heutigen Lageregelung von CubeSats.

Fundamentals · 14 Min. Lesezeit Sensoren und Hardware September 3, 2026

Funktionsweise von drahtlosen Kommunikationsmodulen – ESP32, nRF52840, SX1262

„Die Messwerte eines Sensors werden fast immer über Funkwellen außerhalb seines Gehäuses übertragen. Wir zeigen, wie Wi-Fi mit OFDM orthogonale Subträger nutzt, um Mehrwegeausbreitung zu vermeiden, wie BLE mit GFSK-Modulation und Sterntopologie einen zyklischen Betrieb ermöglicht und wie LoRa mit Chirp Spread Spectrum (CSS) die Reichweite gegen die Datenrate im Spreizfaktorbereich SF7-12 abwägt – alles anhand konkreter Chips wie dem ESP32-C6, Nordic nRF52840, Semtech SX1262, TI CC2652R7 und MultiTech mDot. Von der Namensgebungsdebatte um Wi-Fi im Jahr 1999 über den Namen Bluetooth, der 1996 von einem Beinamen eines dänischen Königs aus dem 10. Jahrhundert abgeleitet wurde, bis hin zur Geschichte der Übernahme von LoRa durch Semtech durch das von einem kleinen französischen Start-up-Unternehmen entwickelte LoRaWAN-Smart-Meter-Netzwerk von ZENNER, das bereits über 10 Millionen Nutzer umfasst.“ Bei diesen Geräten untersuchen wir, wie Frequenzband, Sendeleistung, Empfindlichkeit und Topologie ausgewählt werden.“

Fundamentals · 14 Min. Lesezeit Sensoren und Hardware September 2, 2026

Funktionsweise von Kraft- und Tastsensoren – ATI, Bota, XELA

„Kraftsensoren verleihen einem Roboterarm sein ‚Armgefühl‘, und taktile Sensoren verleihen einer Roboterhand ihr ‚Fingerspitzengefühl‘. Wir verfolgen die physikalischen Grundlagen von Dehnungsmessstreifen über drei taktile Sensoransätze – piezoresistiv, kapazitiv und optisch – und untersuchen reale Produkte von ATI, Bota Systems und XELA Robotics bis hin zur prothesenartigen Hand von Shadow Robot mit 129 Sensoren, neben der wahren Geschichte der gleichzeitigen Erfindung des Dehnungsmessstreifens im Jahr 1938.“

Fundamentals · 14 Min. Lesezeit Sensoren und Hardware August 28, 2026

Funktionsweise von Ultraschallsensoren und wichtige Produkte – Bosch, Murata, Toyota ICS

„Ein Ultraschallsensor misst die Entfernung eines Hindernisses in der Nähe anhand der Laufzeit eines Ultraschallimpulses – das akustische Pendant zu LiDAR. Er kann Hindernisse durchdringen, die optische Sensoren stören, darunter transparentes Glas und schwarze Objekte, seine effektive Reichweite ist jedoch auf wenige Meter begrenzt. Wir analysieren die Echoortung von Fledermäusen, die Entwicklung von Sonar im Ersten Weltkrieg, die gemessene Reichweite des Bosch USS Gen 6, die Murata MA40S4S- und MaxBotix-Module, die in der Robotik Standard sind, sowie das praktische Beispiel des intelligenten Freihaltungssonars von Toyota mit acht Sensoren – und wie sich all dies auf die tatsächliche Leistung auswirkt.“

Fundamentals · 10 Min. Lesezeit Sensoren und Hardware August 22, 2026

Funktionsweise von Radar und wichtige Produkte – Continental, Bosch, Honda SENSIB

„Millimeterwellenradar misst Entfernung und relative Geschwindigkeit anhand der Reflexion von Radiowellen und ist damit der Sensor, der am wenigsten anfällig für Regen, Nebel, Blendung und andere widrige Bedingungen ist, die optische Sensoren beeinträchtigen. Wir erläutern, wie die Schwebungsfrequenz von FMCW gleichzeitig Entfernung und Geschwindigkeit liefert, die technologische Entwicklung des Radars, die bis zu Chain Home im Zweiten Weltkrieg zurückreicht, Teslas Abkehr von der Radartechnologie und deren spätere Wiedereinführung, die 4D-Bildgebungsspezifikationen des Continental ARS540 und das praktische Beispiel der 360-Grad-Abdeckung durch fünf Radargeräte von Honda SENSING 360 – und wie sich all dies auf das Verhältnis von Reichweite, Sichtfeld und Auflösung auswirkt.“

Fundamentals · 9 Min. Lesezeit Sensoren und Hardware August 16, 2026 Lab

Funktionsweise von GNSS und wichtige Produkte – u-blox, Trimble, Fixposition

„RTK kombiniert Satellitenpositionierung mit Korrekturdaten einer Basisstation und reduziert so den Fehler der alleinigen GNSS-Positionierung, der mehrere Meter beträgt, auf Zentimeterebene. Wir erläutern, wie die Zweifrequenzpositionierung die ionosphärische Verzögerung kompensiert, wie u-blox mit dem ZED-F9P kostengünstiges RTK zum Massenprodukt machte, Trimble RTX und das japanische System Michibiki (QZSS) sowie das Praxisbeispiel von Kubotas landesweitem Netzwerk aus 342 RTK-Basisstationen für Landmaschinen – und wie sich all dies auf die tatsächlich erzielbare Positionsgenauigkeit auswirkt.“

Fundamentals · 10 Min. Lesezeit Sensoren und Hardware August 10, 2026

Funktionsweise von IMUs und wichtige Produkte – Xsens, Bosch, Analog Devices

„Eine IMU kombiniert einen Beschleunigungsmesser mit einem Gyroskop, um die translatorische Beschleunigung und die Rotationsgeschwindigkeit eines Fahrzeugs direkt zu erfassen. Im Gegensatz zu Kameras oder LiDAR ist sie von nichts Externem abhängig – doch diese Unabhängigkeit hat einen unvermeidlichen Nachteil: Mit der Zeit akkumulieren sich Fehler (Drift). Wir erläutern das Prinzip des MEMS-Gyroskops, die Allan-Varianz-Rauschanalyse, die Leistungsskala von Consumer-Chips bis hin zu Navigationsmodulen und die Produktstrategie der MTi-Serie von Xsens.“

Fundamentals · 10 Min. Lesezeit